电工电子技术--电工基础部分PPT

模块一电工技术任务1简单直流电路故障检测与测量任务2复杂直流电路故障检测与测量任务3单相正弦交流电电路装调与诊断任务4三相正弦交流电电路故障检测与诊断任务5交流铁心线圈电路模块一电工技术1.认识电路元件，会正确使用电路元器件连接直流电路2.会测试直流电压、电流，掌握故障诊断分析方法3.理解电器的额定参数的意义，会正确使用电器4.会用仪表验证全电路欧姆定律任务1简单直流电路故障检测与测量模块一电工技术任务提出在日常生活中，有各种各样功能不同的电路。如果电路不正常工作，我们可以通过电路现象判断故障或者通过仪表来检测故障。例如，我们平时看到的节日装饰小彩灯如图1-1-1，你知道他们是怎么连接起来的吗？当电路中的彩灯不能正常工作时，我们又是如何来检查电路的故障呢？本任务学习中，要求我们学会简单电路连接方式判断及其故障分析，并能根据具体故障分析原因、排除故障。图1-1-1节日彩灯及接线图模块一电工技术任务分析我们要知道节日装饰小彩灯电路的连接方式，可以通过电路的串并联特点来进行分析；而针对小彩灯不亮、小彩灯亮度不够等故障，我们可以通过万用表来检测电压判断具体故障的原因，有可能是彩灯本身损坏或者电压偏低。模块一电工技术相关知识一、直流电路组成与基本物理量图1-1-2日光灯电路启辉器日光灯管开关电容器镇流器1、电路组成模块一电工技术电路的基本组成：电源、负载、开关、连接导线。电路的主要作用：一、用于电能的传输、分配和转换。二、电路可以实现电信号的产生、传递和处理。电路模型与电路图：工厂企业中广泛使用的电动机、接触器、灯泡、电容器等，都称为实际电路元件。人们为了便于分析电路，有时可将实际电路元件理想化，即只突出主要矛盾，而忽略次要矛盾，从而使问题简单化。理想电路元件指代表单一电磁性质的元件，也叫纯电路元件。由理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。模块一电工技术图1-1-3实际电路与电路模型模块一电工技术2、电路中的基本物理量（1）电流及其参考方向1）定义：电荷的定向运动形成电流。大小用电流强度I表示，即单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。QIt实际中要测量电流的大小，通常用电流表或万用表的电流挡。2）单位换算：3361kA10A1mA10A1uA10A模块一电工技术3）参考方向(a)（b）图1-1-4电流的方向电流为正值（I＞0），表明电流的实际方向与假设的参考方向相同；电流为负值（I＜0），表明电流的实际方向与假设的参考方向相反。模块一电工技术（2）电压、电位及电压的参考方向1）电压定义：两点之间的电位之差即是两点间的电压,用Uab表示。即ababUUU数值上等于单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，即ababWUQ实际中要测量电压的大小，通常用电压表或万用表的电压挡。模块一电工技术2）电位定义：取电路中某一点为参考点，则电路中点A到参考点的电压称为A点的电位。电位具有相对性，即电路中某点的电位随参考点位置的改变而改变；而电位差具有绝对性，与电路中参考点的位置选取无关。注意3）单位换算：3361kV10V1mV10V1uV10V模块一电工技术4）参考方向：a:电压和电流一样，不仅有大小而且也有方向。c:规定电位真正降低的方向为电压的实际方向。b:所谓电压参考方向，就是所假设的电位降低之方向。d:对于负载来说，规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压的负端。5）电压电流的关联参考方向电流和电压参考方向一致，称为关联参考方向。如图1-1-6(a)电压和电流的参考方向不一致时，称为非关联参考方向。如在图1-1-6(b)模块一电工技术图1-1-6电压电流关联的参考方向(a)(b)6）电动势：电源移动正电荷的能力用电动势表示，符号为E，单位为伏特（V）。电动势的方向规定：在电源内部，由负极指向正极，即由低电位指向高电位。如图1-1-7所示。图1-1-7直流电动势要测量电源电动势的大小，通常也采用电压表或万用表的电压挡。模块一电工技术（3）电功率与电功1）电功率：电流在单位时间内所做的功。用字母P表示，单位为瓦特（W)。WPt2）电功：电流所做的功，简称电功。用字母W表示,单位焦耳（J)。1度＝1千瓦小时=3.6×106焦WUItPt模块一电工技术测量电路消耗电能的仪表——电能表。（a）机械式(b)电子式图1-1-8电能表3）负载的额定值:图1-1-9灯泡铭牌模块一电工技术【例1-1-2】一台功率是10kW的电炉，每天工作8h，求一个月30天要用电多少度？解：模块一电工技术二、简单直流电路分析方法1、电阻元件及其特性（1）定义：即导体对电流的阻碍作用，用字母R或r表示。电阻的单位为欧姆，用符号Ω表示。1千欧（kΩ）＝1000欧（Ω）1兆欧（MΩ）＝1000千欧（kΩ）要测量电阻的大小，可使用欧姆表或万用表的欧姆挡。（2）分类：时变线性电阻时不变电阻元件时变非线性电阻时不变图1-1-10电阻分类模块一电工技术2、全电路欧姆定律闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比，即EIRr图1-1-11全电路欧姆定律EIRIrUU外内U外——外电路的电压降；U内——电源内阻上的电压降。模块一电工技术3、电路工作状态图1-1-12电路状态图（1）通路开关置于“3”（2）开路开关S置于“2”（3）短路开关S置于“1”模块一电工技术电路状态电阻R电流I电压U通路RU＝E－Ir开路∞0U=E短路0，很大U=0EIRrEIRr表1-1-2电路在三种状态下的特点模块一电工技术【例1-1-3】如图1-1-13所示，设内阻r=0.2Ω，电阻R=9.8Ω，电源电动势E=2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各位多少？AVrRSA123GB图1-1-13例1-1-3题图解:开关接“1”位置：电路处于短路状态，电压表的读数为零；电流表中流过的短路电流为2100.2FIAr短开关接“2”位置：电路处于开路状态，电压表的读数为电源电动势的数值，即2V；电流表流过的电流为零，即I断=0。开关接“3”位置：电路处于通路状态，电流表的读数为20.2A9.80.2EIRrU=IR=0.2×9.8=1.96V电压表的读数模块一电工技术三、简单直流电路的连接1、电阻的串联几个电阻首尾依次连接，各电阻流过同一电流的联接方式，称为电阻的串联。图1-1-14电阻的串联模块一电工技术（1）串联电阻电路的特点12312121212nnnnnIIIIUUUURRRRUUURRRR1R2UU1U2图1-1-15两电阻串联11122212RUURRRUURR（2）电阻串联电路的应用1）分压作用。2）限流作用。3）利用电阻串联可以得到较大阻值的电阻。模块一电工技术【例1-1-4】如图1-1-16所示，现有一只电流表，允许通过的最大电流（也叫满刻度电流）是，内阻是。根据需要，要把它改造成量程（也叫测量范围）为10V的电压表，应该如何改造？10k解：按题意，当表头满刻度时，表头两端电压Ua为63501010100.5aaaUIRV设量程扩大到10V需要串入的电阻为Rx,则6100.51905010aXXaaUUURkII图1-1-16例1-1-4题图模块一电工技术2、电阻的并联两个或两个以上的电阻并列连接在电路两点之间，各电阻处于同一电压下的联接方式，称为电阻的并联。图1-1-17电阻的并联模块一电工技术（1）并联电阻电路的特点123121211221111nnnnnUUUUIIIIRRRRIRIRIRIRR1R2IIIU-[phone]RIIRRRIIRR图1-1-18两电阻并联（2）并联电阻的应用1）分流作用。2）恒压供电。3）利用电阻并联可以获得较小阻值的电阻。模块一电工技术3、电阻的混联电路中元件既有串联又有并联的连接方式称为混联。图1-1-19电阻的混联计算混联电路的方法：1．应用电阻的串联、并联特点，逐步简化电路，求出电路的等效电阻。2．由等效电阻和电路的总电压，根据欧姆定律求出电路的总电流。3．再根据欧姆定律和电阻串并联的特点，由总电流求出各支路的电压和电流。模块一电工技术【例1-1-5】如图1-1-20，已知R1=R2=R3=2Ω，R4=R5=4Ω，试求A、B间的等效电阻RAB。解：（1）为了便于看清各电阻之间的连接关系，在原电路中标出字母A、B、C。（2）将A、B、C各点沿水平方向排列，并将R1—R5依次填入相应的字母之间。R1与R2串联在A、C间，R3在B、C之间，R4在A、B之间，R5在A、C之间，即可画出等效电路图。（3）由等效电路可求出AB间的等效电阻，即：R12=R1+R2=2+2=4ΩR125=R12//R5=2ΩR1253=R125+R3=2+2=4ΩRAB=R1235//R4=2Ω图1-1-20例1-1-5题图模块一电工技术四、万用表的使用万用表是一种多用途、多量程的电工测量仪表。可用于测量交、直流电压，电流，电阻以及二极管、三极管参数，音频电平等，常用的万用表有模拟式和数字式两大类。图1-1-21MF47D型万用表的面板图1-1-22DT890型数字式万用表的面板模块一电工技术任务实施一、工具器材准备1．万用表2．实验板、小彩灯若干个、导线若干3．信号发生器二、电路装接1、小彩灯的测量。检查每个小彩灯的阻值是否正常，一般正常值很小，大约只有1Ω左右。2、按图1-1-23所示搭好电路，在实验板上把小彩灯连接起来，接上电源。如果小彩灯正常发光，则说明电路正常；若发现有某一只或某几只彩灯不亮，则要检测故障。模块一电工技术三、电路检测与测量1、判断小彩灯电路的连接方式我们用数字式万用表串联在各个小彩灯之间，发现每次万用表读到的电流数值相同，根据串联电路的特点，我们可以判断出各个小彩灯之间的连接方式是串联。模块一电工技术2）用数字万用表检查各点电位是否正常，若测得灯泡两端电压为零，说明灯泡未接入，可能是接线没有联上导致的，需要把接线柱夹紧即可。若测得灯泡两端有电压，但比正常电压偏小很多，说明小彩灯没有在额定功率下工作，可能导致灯泡灭或者灯泡发暗，需要检查输出电压是否正常。2、电路故障分析1）有一只或若干只小彩灯不亮。首先检查小彩灯是否损坏，若用万用表测得小彩灯电阻值无穷大，说明该小彩灯已损坏，则需更换新的；若测得灯泡阻值都在正常范围之内，而灯泡却不能正常工作，初步判断不是小彩灯本身的问题。模块一电工技术任务评价返回模块一电工技术任务2复杂直流电路故障检测与测量1.会用仪表验证基尔霍夫定律2.能正确应用支路电流法和节点电位法分析电路3.会根据不同电路结构选择不同的分析方法4.学会复杂直流电路故障诊断与检测模块一电工技术任务提出如图1-2-1所示，电路只有3个电阻，2个电源，看似很简单，可是不能直接用电阻串、并联化简，以及用欧姆定律求解。我们把不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂电路。复杂电路用什么方法来求解呢？同时，在测量过程中出现流过R2电流表的读数为零，而流过R1、R2电流表读数相等，同时各段电压相加的代数和不满足基尔霍夫电压定律。那么是什么原因导致这种结果的呢？本任务要求学会用多种方法求解复杂直流电路的中的各条支路的电流和各元件的电压，同时能正确连接电路，通过测试相应数据来验证常用的分析方法，并能针对数据分析电路的故障。图1-2-1复杂直流电路模块一电工技术任务分析分析复杂电路的基本思路是对电路中的连接点和回路进行分析，找出规律，并进行计算。常用的复杂直流电路的分析方法有支路电流法、节点电位法。通过典型电路的分析计算，掌握根据不同的电路选择不同的分析方法。在验证基尔霍夫定律实验中，某组学生获得的实验数据如下:流过节点A的电流为I2=0A，I3=I1=100mA；ADBCA回路各段电压:UAD=0V，UD